Физико-химические свойства молока

Плотность молока изменятся  при фальсификации – понижается при добавлении воды ( каждые 10% добавленной воды вызывают уменьшение плотности в среднем на 3 кг/м³) и повышается при подснятии сливок или разбавлении обезжиренным молоком. Поэтому по величине плотности косвенно судят о натуральности молока при подозрении на фальсификацию.

4. Вязкость

Вязкость — свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной части относительно другой.

Вязкость, или внутреннее трение, нормального молока при 20  ^ͦ С в среднем составляет 1,8·10^-3 Па·с с колебаниями от1,3·10^-3 до 2,2·10^-3 Па·с. Она зависит главным образом от содержания белков и жира, дисперсности мицелл казеина и шариков жира, степени их гидратации и агрегирования. Сывороточные белки и лактоза незначительно влияют на вязкость молока.

Вязкость молока увеличивается  при слиянии жировых шариков, а при раздроблении их уменьшается. С повышением температуры молока до 40-45 ^ͦ С его вязкость снижается. При дальнейшем повышении температуры молока, начиная с 65 ^ͦ С, вязкость молока увеличивается в результате необратимой денатурации сывороточных белков.

В процессе хранения и обработки  молока (перекачивание, гомогенизация, пастеризация и т.д.) вязкость молока повышается. Это объясняется увеличением  степени диспергирования жира, укрупнением белковых частиц, адсорбцией белков на поверхности шариков жира и т.д.

5. Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение молока ниже поверхностного натяжения воды (72,7·10^-3 Н/м) при 20°C равно около 44·10^-3 Н/м. Более низкое по сравнению с водой значение поверхностного натяжения объясняется наличием в молоке поверхностно-активных веществ (ПАВ) — фосфолипидов, белков, жирных кислот и т. д. Поверхностное натяжение молока зависит от его температуры, химического состава, состояния белков, жира, активности липазы, продолжительности хранения, режимов технологической обработки и т.д. Так, поверхностное натяжение снижается при нагревании молока и особенно сильно при его липолизе, так как в результате гидролиза жира образуется ПАВ – жирные кислоты, ди- и моноацилглицерины, понижающие величину поверхностной энергии.

6. Показатель преломления

Показатель преломления  молока при при 20°С колеблется от 1,344 до 1,348. Он складывается из показателей преломления воды (1,3329) и составных частей обезжиренного остатка молока — лактозы, казеина, сывороточных белков, солей, небелковых азотистых соединений и прочих компонентов. Поэтому по величине показателя преломления молока и молочной сыворотки с помощью специальных рефрактометров можно контролировать содержание в молоке сухого обезжиренного остатка (СОМО), белков, лактозы. Например, количество белков определяют по разности между показателями преломления исследуемого молока и его сыворотке после осаждения белков раствором хлорида кальция при кипячении, а содержание СОМО — по разности между показателями преломления молока и дистиллированной воды.

С помощью рефрактометрического метода можно осуществлять косвенный  контроль натуральности молока. Показатель преломления (число рефракции) сыворотки, натурального молока является величиной  относительно постоянной, равной 1,342-1,343. При добавлении к молоку воды число  рефракции молочной сыворотки понижается пропорционально количеству добавленной  воды — в среднем на 0,2 единицы на каждый процент воды.

7. Осмотическое давление и температура замерзания

 Осмотическое давление – это избыточное гидростатическое давление молока, препятствующее диффузии воды через полупроницаемую перегородку (мембрану).

Температура замерзания – это температура, при которой молоко переходит из жидкого состояния в твердое или наоборот.

Осмотическое давление молока близко по величине к осмотическому давлению крови животного и в среднем составляет 0,66 мПа (6,7 атм). Температура замерзания нормального молока в среднем равна -0,54  ^ͦС.

Обе характеристики взаимосвязаны  и зависят в основном от концентрации лактозы и растворенных солей- преимущественно хлоридами и фосфатами калия и натрия. На осмотическое давление и температуру замерзания оказывают влияние лишь вещества, находящиеся в молоке в виде истинного раствора, другие вещества, например жир, не влияют на эти характеристики.

Осмотическое давление обычно рассчитывают по температуре замерзания молока. Согласно законам Рауля и  Вант-Гоффа

 

Где Δt – понижение температуры  замерзания исследуемого раствора, ^ͦС

2,269- осмотическое давление 1 моля вещества в 1 л раствора, МПа;

К- криоскопическая постоянная растворителя, для воды равна 1,86.

Следовательно, при температуре  замерзания молока -0,54 ^ͦС (Δt=0,54) его осмотическое давление составит:

 

 

8. Окислительно-восстановительный потенциал

Окислительно-восстановительный  потенциал (редокспотенциал) является количественной мерой окисляющей или восстанавливающей способности молока. Редокспотенциал (Е) нормального свежего молока, определяемый потенциометрическим методом, равен 0,25-0,35 В (250-350 мВ).

Молоко содержит ряд химических соединений, способных отдавать или  присоединять электроны (атомы водорода): аскорбиновую кислоту, токоферолы, цистеин, глутатион, рибофлавин, молочную кислоту, коферменты окислительно-восстановительных ферментов (дегидрогеназ, оксидаз), кислород, металлы и пр. В окислительно-восстановительную систему молока входят разнообразные системы, например:

 

Окислительно-восстановительные  условия в молоке зависят от концентрации ионов водорода, поэтому их выражают также условным показателем rH₂, который вычисляют по уравнению

 

Если принять, что в  свежем молоке Е=0,3 В, рН=6,6, то rH₂=23,2. Следовательно, свежее молоко представляет собой среду со слабыми восстановительными свойствами.

Усиление восстановительных  свойств молока, т.е. падение окислительно-восстановительного потенциала и rH₂, вызывают тепловая обработка, развитие микроорганизмов и т.д.

Повышению окислительно-восстановительного потенциала, т.е. усилению окислительных  свойств молока, способствуют металлы  ( Cu,Fe) и аэрация (перемешивание).

От величины окислительно-восстановительного потенциала зависят интенсивность  протекания в молочных продуктах (сыр, кисломолочные продукты) биохимических  процессов(протеолиз, распад аминокислот, лактозы, липидов) и накопление ароматических веществ (в первую очередь диацетила).

Возникновение в молоке и  молочных продуктах таких пороков  вкуса, как окисленный, металлический  и салистый привкусы, обусловлено повышением окислительно-восстановительного потенциала среды.

9. Удельная электропроводность

Удельная электропроводимость  молока в среднем составляет 46·10^-2 до 60·10^-2 См/м. Ее обусловливают главным образом ионы – Сl^-, Na⁺, K⁺ , H⁺, Ca²⁺  и др. Электрически заряженный казеин, сывороточные белки и шарики жира в силу больших размеров передвигаются медленно и несколько тормозят подвижность ионов, т.е. практически уменьшают электропроводимость молока.

Величина электропроводности молока зависит от лактационного  периода, породы животных и других факторов. Молоко, полученное от животных больных  маститом и в конце лактации. Имеет  повышенную электропроводность, равную 1,3 и 0,65 См/м. [3]

Электропроводность повышается при нарастании кислотности молока и снижается при разбавлении  его водой. Концентрирование молока вследствие повышения вязкости и  усиления межионных взаимодействий приводит к снижению электропроводности.

2. Влияние пастеризации на молоко

При хранении (транспортировании) охлажденного и замороженного молока, а также после механической и  тепловой обработки могут произойти  структурные изменения его основных компонентов- белков и жира. Могут  меняться свойства и других компонентов  молока ( солей, лактозы, витаминов и ферментов), а также его физико-химические и технологические показатели.

Тепловой обработкой или  пастеризацией называется процесс  нагревания молока от 63 °С до температуры, близкой к точке кипения. Этот процесс получил свое название по имени известного французского ученого Луи Пастера (1822—1892), впервые применившего такой метод для уничтожения микроорганизмов в вине и пиве. [8]

Тепловую обработку (пастеризацию и стерилизацию) молока считают обязательной технологической операцией, являющейся в настоящее время почти единственным промышленным способом уничтожения  патогенных микроорганизмов в молоке перед его обработкой.

Способность белковой системы  молока выдерживать высокие температуры (60-70 ^ͦС) является уникальным свойством и позволяет осуществлять такие операции, как пастеризация и стерилизация. Растворы казеина способны выдерживать нагревание без признаков коагуляции в течении 20-60 мин и более при 140 ^ͦС.[3]

Однако тепловая обработка  при высоких температурах (110 ^ͦС и выше) изменяет состав и структуру казеинаткальцийфосфатного комплекса. От него отщепляются защитные гликомакропептиды, органический фосфор и кальций; на поверхности мицелл казеина осаждаются денатурированный β-лактоглобулин, коллоидный фосфат кальция. Перечисленные изменения вызывают как дезагрегацию, так и агригацию мицелл казеина. В результате преобладающего процесса агригации увеличиваются размер частиц казеина и вязкость молока.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

3. Экспериментальная часть

3.1. Определение плотности молока

Материалы и оборудование: Калининградское молоко питьевое пастеризованное «Гусев Молоко» и «ОАО Молоко» классическое 2,5 % жирности; цилиндр на 100 мл; термометр; ареометр.

Ход работы: Сухой чистый ареометр опускают медленно в исследуемую пробу, погружая его до тех пор, пока до предполагаемой отметки ареометрической шкалы не останется 3-4 мм, затем оставляют его в свободно плавающем состоянии. Прибор не должен касаться стенок цилиндра. Расположение цилиндра с пробой на горизонтальной поверхности должно быть, по отношению к источнику света, удобным для отсчета показаний по шкале плотности и шкале термометра. После установлении ареометра в неподвижном состоянии, проводят отчет показаний плотности. При отчете показаний плотности глаз должен находиться на уровне мениска. Отчет показаний проводят по верхнему краю мениска.

Результаты анализа:

  t_молока= 20 ^ͦС

V=100мл

Таблица 3.1. Плотность молока, кг/м³

	ОАОмолоко	Гусев молоко	Теоретические данные
ρ	1026,9	1024,9	1028,5

 

Из данных таблицы 3.1. видно, что плотность в ОАО молоке больше на 0,19 % чем в Гусев молоке.

Полученные данные по плотности молока различных производителей отличаются от данных Горбатовой К.К. на 0,15% и 0,35% соответственно.

3.2. Определение удельной электропроводности

Материалы и оборудование: Калининградское молоко питьевое пастеризованное «Гусев Молоко» и «ОАО Молоко» классическое 2,5 % жирности; прибор для измерения электропроводности водных растворов, химический стакан на 50 мл.

Ход работы: Включить прибор для измерения электропроводности, снабженный механической мешалкой с электроприводом. Опустить в стакан с молоком механическую мешалку, перемешать, после того как показатели прибора стабилизируются. Снять показания прибора.

Результаты анализа:

Таблица 3.2. Удельная электропроводность молока, См/м

	ОАОмолоко	Гусев молоко	Теоретические данные
ϰ	0,469	0,368	0,460

 

Из данных таблицы 3.2. видно, что удельная электропроводность в ОАО молоке больше на 23,2% чем в Гусев молоке.